HEDEFLER İÇİNDEKİLER GÜÇ VE HAREKET İLETİM ELEMANLARI Giriş Güç ve Hareket İletimi Dişli Çarklar Sürtünmeli Çarklar Kayış-Kasnak Zincirler MAKİNA ve TEÇHİZAT Yrd. Doç. Dr. Gürkan ŞAKAR Bu üniteyi çalıştıktan sonra; Güç ve hareket iletimi hakkında bilgi sahibi olabilecek, Güç ve hareket iletim elemanlarının neler olduğunu öğrenebilecek, Dişli çarklar hakkında bilgi sahibi olabilecek, Sürtünmeli çarklar hakkında bilgi sahibi olabilecek, Kayış-kasnak mekanizması hakkında bilgi sahibi olabilecek, Zincirler hakkında bilgi sahibi olabileceksiniz. ÜNİTE 4
GİRİŞ Güç ve hareket iletim elemanları; makinanın motor ile iş makinası kısımları arasında mekanik enerjiyi ileten elemanlardır. Burada güç mekanik güç olup Kilowatt (kw) veya Beygir gücü (BG) şeklinde ifade edilir. Hareket ise dönme, doğrusal veya bunların kombinasyonundan oluşan bir harekettir. Hareket iletimi için birisi döndüren ve diğeri döndürülen olmak üzere en azından iki elemanın olması gerekir. Şekil 4.1. Güç ve hareket iletim sistemi Hareket iletim mekanizmaları şekle ve sürtünmeye bağlı olarak hareketi iletirler. Güç ve hareket iletimi elemanları üç gruba ayrılabilir; dönme hareketini dönme hareketine (dönme-dönme), dönme hareketini doğrusal harekete veya tersine (dönme-doğrusal) ve herhangi bir hareketi herhangi bir harekete çeviren elemanlar. Ancak makine sisteminde dönme ve doğrusal hareketin bir kombinasyonu olan helisel hareket dışında herhangi bir hareket meydana getirmek çok karmaşık ve zor bir konudur. Bu nedenle pratikte en çok kullanılan dönmeyi-dönmeye ve dönmeyi-doğrusal harekete çeviren elamanlardır. Bu mekanizmalar, motor ile iş makinası arasında motorun gücünü iletirken aynı zamanda dönme hızının değerini ve/veya yönünü değiştirmektedirler. Bu mekanizmalar şekle ve sürtünmeye bağlı olarak hareket iletirler. Bu mekanizmalar biri döndüren diğeri döndürülen olmak üzere en az iki elemandan oluşmaktadır. Döndüren eleman ile ilgili boyut ve faktörler 1 indisi ile döndürülen eleman ile ilgili boyut ve faktörler ise 2 indisi ile gösterilmektedir. Şekil 4.2. Kayış kasnak mekanizması Şekil 4.2. Kayış kasnak mekanizması Genellikle motorların nominal dönme hızları ve güçleri sabittir. Bu faktörlere bağlı olarak dönme momenti; 955 n (Nm) Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 2
bağıntısı ile hesaplanır. Burada P-kW cinsinden güç, n-dev/dak cinsinden dönme hızıdır. Bu bağıntı ile dönme hareketi yapan elamanların dönme momenti de hesaplanmış olur. ve n sabit olduğuna göre motorların dönme momenti de sabittir. Ancak iş makinalarında çeşitli çalışma koşullarına göre, değişik dönme momentlerine gereksinimi olabilir. Güç ve hareket iletim elemanları dönme hızını değiştirerek iletilecek momenti de değiştirmiş olurlar. Genelde dönme hareketini dönme hareketine dönüştüren elemanlar bu gereksinimi yerine getirmek için kullanılırlar. Bu amaçla şekil 4.3. de verilen mekanizmalar kullanılmaktadır. Güç ve Hareket Dişli Çarklar Kayış-Kasnak Sürtünmeli Çarklar Zincirler Şekil 4.3. Güç ve hareket iletim mekanizmaları Dönme-dönme mekanizmalarında döndüren eleman sisteme girişi, döndürülen elaman ise sistemden çıkışı temsil eder. Buna bağlı olarak dönmedönme elemanlarının en önemli özelliği çevrim oranıdır. Buna göre döndüren elemanın dönme hızı n 1 (veya n g ) ve açısal hızını, döndürülen elemanın dönme hızı n 2 (veya n ç ) ile gösterilirse, çevrim oranı; Dönme-dönme elemanlarının en önemli özelliği çevrim oranıdır. i 12 1 2 n 1 n 2 veya i 12 n g n ç olarak ifade edilir. Burada işareti mekanizmayı oluşturan her iki elmanın aynı yönde döndüğünü; işareti birbirine ters yönde döndüğünü gösterir. Çevrim oranının değerine göre dönme-dönme mekanizmaları; i 12 1 yani n 1 n 2 olan hız düşürücü i 12 1 yani n 1 n 2 olan hız büyütücü i 12 =1 yani n 1 =n 2 olan ve hızın değerini değiştirmeden yalnız hareket ileten mekanizmalar olmak üzere üç gruba ayırabiliriz. Döndüren elemanın 1 gücü ile döndürülen elemanın 2 gücü arasında P 2 = P 1. bağıntısı vardır. Giren güç verime bağlı olarak azalır. ekanizma hız düşürücü ise döndürme momenti büyümekte, hız yükseltici ise moment küçülmektedir. Bazı mekanizmaların verimleri; Silindirik dişli çarklar: Konik dişli çarklar: =0.97-0.99 =0.96-0.98 Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 3
Zincir mekanizması: =0.96-0.98 V kayış kasnak mekanizması: =0.92-0.94 Sürtünmeli çark mekanizması : =0.90-0.96 Düz kayış kasnak mekanizması: =0.97-0.99 DİŞLİ ÇARKLAR Bir milin dönme hareketini diğer mile dönme kaybı olmadan nakletmek için kullanılan mekanizmalardır. Dişli çarklar çevrelerinde dişler bulunan elemanlar olup, bu dişlerin birbirini kavraması sonucu hareket iletilmektedir. Bir dişli çark mekanizması biri döndüren diğeri döndürülen olmak üzere en az iki çarktan oluşmaktadır. Genelde mekanizmanın döndüren olan küçük dişlisine pinyon, büyüğüne ise çark denilir. Dişli çarklar oluştukları geometrik şekle ve eksenlerin konumuna göre sınıflandırılırlar. Dişli çark mekanizmaları zorunlu hareketli mekanizmalardır. Yani çevrim oranı sabittir. Bu bir çift dişli oluşan mekanizmada dişlileri taşıyan millerden birinin açısal konumu belli ise diğerinin de kesinlikle belli olması anlamına gelir. Şekil 4.4. Güç ve hareket iletiminde kullanılan dişli mekanizması Alın dişli çark mekanizmaları Dönme eksenlerinin paralel olduğu mekanizmalardır. Diş doğrultuları da dikkate alındığında düz ve helisel alın dişli mekanizmalar olmak üzere ikiye ayrılırlar: Şekil 4.5. Düz ve helisel alın dişliler Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 4
Dişlilerden birinin diş sayısı sonsuza götürülürse bu dişliye ait yuvarlanma dairesi bir doğru hâlini alır. Bu doğrunun bir parçası kullanıldığı takdirde ortaya çıkan dişliye çubuk dişli ya da kremayer denir. Şekil 4.6. Düz ve helisel kremayer dişliler Çalışma durumuna göre dişliler dıştan çalışan ve içten çalışan dişliler olmak üzere ikiye ayrılır: Çalışma durumuna göre dişliler, dıştan çalışan ve içten çalışan dişliler olmak üzere ikiye ayrılır. Şekil 4.7. Dıştan ve içten çalışan dişliler Konik dişliler koniden meydana gelen ve eksenleri kesişen dişlilerdir. Bu dişlilerde dişlerinin yönüne göre düz, helisel ve eğrisel olarak sınıflandırılırlar. Şekil 4.8. Düz, helisel ve eğrisel konik dişliler Silindirik dişli çarklar paralel millerde, konik dişli çarklar kesişen millerde, sonsuz vida mekanizması uzayda birbirine dik olan millerde kullanılır. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 5
Şekil 4.9. Dişlilerin dönme yönü Dişli mekanizmalarında mekanizmayı oluşturan iki dişli birbirine ters olarak dönmektedir. Genelde en çok kullanılan hız düşürücü mekanizmalarda döndüren küçük dişli daha hızlı dönmekte ancak momenti daha düşük, döndürülen büyük dişli daha yavaş dönmekte ancak momenti daha yüksek olmaktadır. Döndüren ve döndürülen dişlerin aynı yönde dönmeleri için iç dişli mekanizması veya bir ara dişli konulur. Şekil 4.10. Dişli çarkın ve dişin ana boyutları Bölüm dairesi çapı (d o ) : İki dişlinin çalışması sırasında birbirine teğet olan dairelerin ölçüsüne denir. Diş üstü çapı (d a ) : Dişlinin en büyük çapıdır. Bu çap dişli çarkın bölüm dairesi çapına, modül ve diş sayısına bağlıdır. Modül (m) : Birbiri ile çalışan dişlilerde sabit bir orandır. Adımın (p), π sayısına bölümüne denir. Adım (p) : Bölüm dairesi üzerinde, iki ardışık diş arasında bir diş boşluğu ile bir diş dolusu arasındaki yay mesafesidir. Diş dibi çapı (d f ) : Dişlerin dip kısımlarını sınırlayan diş dibi dairesinin ölçüsüne denir. Diş kalınlığı (s o ) : Bölüm dairesi üzerindeki diş genişliğine denir. Diş boşluğu (e o ) : Bölüm dairesi üzerindeki diş boşluğuna denir. Diş yüksekliği (h) : Diş üstü çapı ile diş dibi çapı arasındaki farkın yarısıdır. Diş başı yüksekliği (h a ) : Bir dişin bölüm dairesi üzerinde kalan kısmıdır. Diş dibi yüksekliği (h f ) : Bir dişin bölüm dairesi altında kalan kısmıdır. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 6
Diş başı ve diş dibi daireleri dışında, bir başka özel daire daha tanımlanmıştır. Bu daire dişliler için referans olma özelliğini taşır ve buna taksimat dairesi denir. Çapı d 0 ile gösterilen taksimat dairesi üzerinde yay uzunluğu olarak bir diş ve bir diş boşluğundan oluşan uzunluğa taksimat (p) denir. Dişli çarkın imal edileceği malzeme seçildikten sonra, çalışma durumuna göre aşağıda belirtilen imalat yöntemlerinden birisi seçilir. Dökme Dişler: Yavaş dönen dişli çarklarda ve kaba işlerde kullanılır. Küçük çaplı ve az güç nakleden dişliler alüminyum, pirinç gibi gereçlerden püskürtme dökümle yapılabilir. Dönme momentinin iletilmesi için sürtünme kuvvetinin, teğetsel kuvvetten daha büyük veya eşit olması gerekir. Freze ile Diş Açma: Karşılıklı çalışan iki dişli çarkın, diş profillerinin resimleri çizilip bu eğrilere göre freze çakıları yapılarak diş açmak mümkündür. Freze çakıları, kuvvet açısı ve açılacak diş sayısına göre değişik numaralarda imal edilirler. odül freze çakıları TS36 1 e göre standartlaştırılmıştır. Yuvarlama Metodu ile Diş Açma: Bu metotla açılan dişlerin profillerinin çizilmesi gerekmez. rofili meydana getirecek kremayer dişli şeklindeki kesici bir bıçak, önünde hem yuvarlanan hem de dönen dişli çark taslağı üzerinde dişleri meydana getirir. Bu metod, Maag Metodu olarak da bilinir. Kremayer dişli şeklindeki bıçak yerine, çevresinde kesici dişler bulunan bıçak kullanarak da dişlerin açılması mümkündür. Dişli ile birlikte dönen bu bıçak aynı zamanda eksenel hareket yapar. Bu metoda da Fellow Metodu denir. Şablona Göre Diş Açma: Bu metotla diş açan tezgâhlar, genel olarak eğik ve konik dişli çarkların yapılmasında kullanılır. Bu metotta yapılacak olan dişlinin bir dişinin eğimi, bir şablon üzerine aktarılır. Çakı, bir izleyicinin ucuna bağlanır. İzleyicinin hareketi bire bir açılan dişli malzemesinin üzerine aktarılır. Şerit Testere ile Diş Açma: Küçük ve orta hızlarda ve ayrıca önemsiz yerlerde kullanılan dişlilerde diş profilleri yapılacak levha üzerine 1:1 ölçekle çizilir. Daha sonra testere ile kesilerek dişler oluşturulur. Preste kesilerek diş açma: Genellikle saat ve sayaç endüstrisinde dişli çarklar, ince şerit lamalardan, önceden hazırlanmış kesme kalıpları ile preste basılarak oluşturulurlar. SÜRTÜNMELİ ÇARKLAR Sürtünmeli çarklar birbiri ile temasta bulunan ve iki çarktan oluşan güç ve hareket iletim mekanizmalarıdır. Bu mekanizmalar çok basit olmakla beraber gürültüsüz olarak çalışırlar. Ancak temas yüzeylerinde meydana gelen küçük kaymalardan dolayı çevrim oranını tam olarak iletemezler. Ayrıca dönme momentlerinin iletilmesi için çarklar birbirine oldukça büyük kuvvetlerle basılır, bu da milleri ve bunları destekleyen yatakları zorlar. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 7
Döndürülen çark n 2 Döndüren çark n 1 D 2 D 1 ekanizmanın çevrim oranı; Şekil 4.11. Sürtünmeli çark Sürtünme çarkları malzemelerinin basma kuvvetine dayanıklı ve yüksek sürtünme katsayısına sahip olmaları gerekir. i n 1 n 2 D 2 D 1 şeklinde ifade edilir. Burada D 1, D 2 sırasıyla döndüren ve döndürülen çarkların çaplarıdır. Dönme momentinin iletilmesi için çarklar birbirine F n normal kuvvetle bastırılır. Bu kuvvet, temas yüzeyinde F s =µf n sürtünme kuvvetini oluşturur. Diğer taraftan M b1 dönmem momenti yüzeylerde F t =2M b1 /D 1 değerinde bir teğetsel kuvvet meydana getirir. Dönme momentinin iletilmesi için sürtünme kuvvetinin, teğetsel kuvvetten daha büyük veya eşit yani F s F t olması gerekir. Bu sağlanmadığı durumda çarklar tamamen kayar ve moment iletilmez. Şekil 4.12. Sürtünmeli çarkta oluşan kuvvetler Sürtünme çarkları malzemelerinin basma kuvvetine dayanıklı ve yüksek sürtünme katsayısına sahip olmaları gerekir. Bu iki koşula aynı anda sahip malzeme yoktur. Bu nedenle pratikte basmaya karşı dayanıklı çelik veya dökme demir gibi metalik ve sürtünme katsayıları yüksek olan tekstolit, fiber, kösle, lastik gibi metal olmayan malzemeler kullanılır. etalik olmayan malzemeler metalik bir göbek üzerine kaplanır. Genelde mekanizmayı oluşturan iki çarkta metalik malzemeden (çelilk-çelik, dökme demir-dökme-demir, çelik-dökme demir) veya birisi metalik diğeri metal olmayan örneğin çelik fiber malzemelerden yapılır. İkisi de metalik malzemeden yapılan çarklar yağlama ile çalışır. Çelikten yapılan çarklara yüzey sertleştirme yapılır ve taşlanır. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 8
Kayış kasnak mekanizmalarının hem kuvvete hem de şekle bağlı türleri mevcuttur. Şekil 4.13. Eksenleri birbirine paralel ve dik olan sürtünmeli çarklar Sürtünmeli çarklar silindirik ve konik olmak üzere iki gruba ayrılır. Silindirik çarklar eksenleri paralel olan iki mil arasında güç ve hareket iletirler. Bazı durumlarda aynı basma kuvveti ile daha büyük moment iletilmesi için bunların temas yüzeyleri V kanallı şeklinde yapılır. Bu şekilde sürtünme kuvveti büyür ve daha büyük moment iletilir. Konik sürtünmeli çarklar eksenleri kesişen iki mil arasında güç ve hareket iletirler. KAYIŞ-KASNAK MEKANİZMALARI Bir milden diğerine güç ve hareket iletmek için kullanılan mekanizmalardır. Döndüren ve döndürülen kasnaklar arasında hareket iletimi bu elemanlara sarılı kayış ismi verilen esnek bir eleman aracılığı ile yapılır. Hareket, kayış ile kasnak arasında oluşan sürtünme ile iletilir. Hem kuvvete, hem de şekle bağlı türleri mevcuttur. Genellikle kullanılan kayışın kesitine göre isimlendirilirler. Sürtünme kayışın gerdirmesi ile meydana gelir, bu da bir gerdirme mekanizması gerektirir. Avantajları: Şekil 4.14. Farklı kayış kasnak mekanizmaları Kayış elastik bir malzemeden yapıldığı için darbeleri sönümler. Kayış uçlarındaki gürültü önlenebilirse çalışma sessiz olur. Yapıları basit olduğundan ucuzdurlar. Büyük eksen aralıklarında güç ve hareket iletebilirler. Ani yük büyümelerini iletmez, bu nedenle emniyet elamanı olarak çalışırlar. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 9
Dezavantajları: Kayış kasnak mekanizmasında üst kol gevşek, alt kol ise gergin koldur. Çok yer kaplarlar ve yatak kuvvetleri oldukça büyük olabilir. Hareket iletiminde kısmi kayma (%1- %2) olduğundan tam ve sabit bir çevrim oranı sağlanamaz. Kayışta zamanla meydana gelen uzama ve aşınma sebebiyle aks aralığını değiştiren düzeneğe veya germe kasnak düzenine gerek vardır. Kayışın esnekliği sıcaklık ve rutubetle değişir. Sürtünme katsayısı toz, pislik ve rutubetle değişir. Kayış kasnak mekanizmasında temel büyüklükler Düz kayışlar mekanizma olarak açık ve çapraz şekilde olabilirler. Açık kayışlar döndüren ve döndürülen kayışları aynı, çapraz kayışlar ters yönde döndürürler. ekanizmanın durgun durumunda yapılan gerdirmenin sonucu olarak kayışın her kolunda F o gibi bir kuvvet meydana gelir. ekanizma çalışma başladığı durumda koldaki çekme kuvvetleri değişir. Kayış kasnak mekanizmalarında döndürülen kasnağı çeken alt kolda F 1 ve üst kolda F 2 kuvvetleri meydana gelir. F 1 F 2 olduğundan alt kol yani dönme yönünde döndürülen kasnağa sarılan kol, daha gergin ve üst kol yani dönme yönünde döndürülen kasnağa sarılan kol, daha gevşek olur. Bu nedenle F 1 kuvvetinin bulunduğu alt kola gergin kol ve F 2 kuvvetinin bulunduğu üst kola gevşek kol denilir. Kayış gerdirme sistemleri Şekil 4.15. Kayış kasnak mekanizmalarının çalışma esasları Kayışın kasnak üzerine bastırılması, kayış imal edilirken çevre uzunluğu biraz kısa yapılarak, gergi kasnağı kullanarak, aks aralığını (eksenler arası mesafeyi) açarak sağlanır. Gergi kasnağı kayışın iç veya dış kısmına yerleştirilebilir. Kayıştaki gerilmenin sabit tutulması, hidrolik, pnömatik, ağırlık veya yay kuvveti ile sağlanır. Aks aralığının değiştirilmesi ise motoru kaydırarak karşı ağırlık ile veya otomatik olarak gerginlik sağlayan sistemlerle sağlanır. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 10
a) b) Şekil 4.16. Gerdirme rulosu ve vida yardımı ile gerginlik ayarı Kayış kasnak mekanizmaları kayışın kesitine göre düz, V kayışı ve dişli kayışı şeklinde olabilirler. Düz kayışlarda kayış direk kasnak üzerine sarılır. V kayışlarda kasnakların çevresel yüzeylerine kanallar açılır ve buraya kayışlar sarılır. Burada dikkat edilmesi gereken husus kayışın kanal dibi ile temas etmemesidir. Düz kayışlarda gerdirme kuvveti ile oluşan sürtünme direkt kayış yüzeyi ile kasnağın çevresel yüzeyi arasında meydana gelir. V kayışlarda ise gerdiren kuvvetinin etkisi altında kayış ile temas ettiği kanalın yan yüzeyleri arasında bir basma kuvveti oluşur ve sürtünme kuvveti burada oluşur. Kama etkisi olarak bilinen bu olayda sürtünme artar. a) b) c) d) e) f) g) a) Yuvarlak kayış b) Düz kayış c) V kayış d) Birleştirilmiş V kayış e) Tırtıllı (Siligel) kayış f) Dişli kayış g) oly V (kanallı) kayış Şekil 4.17. Farklı kayış türleri Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 11
Kayış hesabı: Genel çalışma prensibi açısından değerlendirildiğinde, kayış kasnak mekanizmasının fonksiyonunu yerine getirebilmesi için kayışın kasnak üzerinde kaymaması ve kayışın kopmaması gerekir. Hesaplar da bu durum dikkate alınarak yapılır. Kayış kollarındaki kuvvetler çeki gerilmesi doğurmakta ayrıca yüksek hızlar nedeniyle merkezkaç gerilmeler ve kayış, kasnak üzerine sarılırken eğildiğinden, eğilme gerilmeleri meydana gelir. σ toplam = σ çekme + σ eğilme +σ merkezkaç Düz kayışlar; kösele, kauçuk, tekstil ve çok tabakalı malzemelerden yapılırlar. Kösle kayışlar: Sığırların sırt derilerinden yapılıp tabaklanmış olan kösele kayışlar yüksek bir çekme mukavemetine sahiptir. Kalınlığı 3 ile 7 mm arasında değişen bu kayışlar iki veya üç tabakalı yapılarak daha büyük kalınlıklara ulaşılır. Genellikle kayışın kıl tarafı kasnak üzerine oturtulmalıdır. Kösele kayışların bükülme kabiliyetini arttırmak için üretim sırasında bunlara bir miktar hayvansal esaslı yağ emdirilir. DIN standartlarında bükülme kabiliyetine göre: S -Standart, G -Bükülür, HG -Yüksek derecede bükülür, olmak üzere üç kalite sınıfı vardır. Kauçuk kayışlar: Birbirlerine kauçukla yapıştırılmış ve vulkanize edilmiş birkaç dokuma tabakasından meydana gelir. Tekstil kayışlar: Yapay ipek, sentetik yün, pamuk, naylon, perlon gibi doğal veya sentetik liflerin emprenye edilmesi ile yapılan çekme mukavemetleri yüksek ancak sürtünme katsayıları düşük olan kayışlardır. Çok tabakalı kayışlar: Yüksek çekme mukavemetine sahip olan; tarafsız eksen üzerinde bulunan tabakası plastik malzemeden, üst ve alt tabakaları ise kösele veya biri plastik diğeri kösele olan kayışlardır. a) b) Şekil 4.18. Kayış malzemesini oluşturan tabakalar 1. Sürtünme tabakası a. Poliamid bantlar b. Poliester kordonlar Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 12
Kasnaklar 2. Koruyucu dokuma Düz kayış kasnakları genel olarak çelik, dökme çelik, dökme demir ( v 25 m/s ise) veya kaynak yöntemi ile yapılır. Çok küçük zorlanma ve devir sayıları için hafif metalden veya plastikten imal edilirler. Kayışın üzerinden çıkmasını önlemek için v 2 m/s olması durumunda, kasnağın dış yüzeyi bombeli yapılır. Kasnak yüzeyi oldukça düzgün (Rz 25μm) olmalıdır. Kasnaklar tek parçalı veya iki parçalı (söküp takma kolaylığı için) yapılırlar. V kayışlarının en önemli üstünlüğü eğik yüzeyleri sebebiyle daha büyük çevre kuvveti iletebilmeleridir. V Kayış kasnakları genel olarak dökme demirden küçük güçlerde presleme yoluyla saçtan yapılırlar. Tek kanallı veya çok kanallı olabilirler. Etken çapı değiştirilebilen tipleri de vardır. i 12 D 2 D 1 n 1 n 2 Şekil. Farklı gerdirme mekanizmaları (Gerdirme rulosu ve kızak) Şekil 4.19. Farklı kasnak türleri a) Dolu disk kasnak b) Perdeli kasnak c) Çok parçalı kasnak d) Silindirik ve bombeli kasnaklar Kayış kasnak mekanizmasının çevrim oranı: olarak yazılır. Ancak kayış ile kasnak arasında meydana gelen kısmi kaymalardan dolayı, burada çevrim oranı tam olarak iletilememektedir. V kayışlarının en önemli üstünlüğü eğik yüzeyleri sebebiyle daha büyük çevre kuvveti iletebilmeleridir. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 13
Düz kayışlara göre avantajları: Yataklara ve mile gelen kuvvet daha küçüktür (Aynı kuvvet için). Eşit ön gerilme kuvveti altında moment iletimi düz kayışların üç katıdır. Büyük çevrim oranı uygulanabilir( i 15 ) gerekli sarım açısı daha küçük olduğundan. Düz kayışlara göre dezavantajları: Kesitleri düz kayışa göre daha kalın olduğundan, malzeme içi sürtünmeden dolayı daha çok ısınırlar. Yüksek devirlerde oluşan ısının atılabilmesi için tedbir almak gerekir. Zincir mekanizmalarında döndüren ve döndürülen elamanlar birer dişlidir. Kayış kasnağa sarıldığında üst tarafları çekmeye ve alt tarafları basmaya zorlanır, ancak tarafsız bir eksen hiç zorlanmaya uğramaz. Bu nedenle malzeme olarak V kayışları birisi mukavim olan ve çekme tabakası denilen, diğeri yumuşak olan ve basma tabakası adını taşıyan olmak üzere iki tabakadan oluşurlar. Bu iki tabaka ortamın etkisinden korunmak için kauçuk bezeden yapılan bir koruyucu tabaka ile kaplanır. Çekme tabakası kord veya çelik telleri, basma tabakası olarak kauçuk kullanılır. ZİNCİR MEKANİZMASI Zincir mekanizmalarında döndüren ve döndürülen elamanlar birer dişlidir. Bunların arasında güç ve hareket, bunları kavrayan bir zincirin yardımı ile iletilir. Bu bakımdan zincir mekanizması dişli çarklarda olduğu gibi tam olarak çevrim oranını iletir, hem de kayış kasnak mekanizmasında olduğu gibi üçüncü bir eleman kullanılır. Avantajları: Şekil 4.20. otosikletteki zincir mekanizması Hem uzun hem de kısa eksenler arası mesafe için uygun çözüm oluştururlar. Küçük eksen mesafeleri ve büyük çevrim oranlarında bile bir kayma olmaz. Verimleri oldukça yüksektir (%96 98 civarı) Ön gerilmeli montaj gerekmediğinden milde daha düşük radyal kuvvetler oluştururlar. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 14
Zincirlerde iki perno ekseni arasındaki mesafe olan hatve en önemli boyuttur. Aynı zincirle ikiden fazla çarkın, farklı dönme yönlerinde tahriki mümkündür. Kayışlara göre güç iletim kapasitesi daha yüksektir. Tek kademede 8...1 gibi çevrim oranları mümkündür. Zincirlerin, ömürleri kısalmakla birlikte tünel fırınlar gibi yüksek sıcaklıktaki ortamlarda ve tozlu, kirli, rutubetli çevrelerde de kullanılması mümkündür. Uygun boyda montajı kolaydır (kilit baklası). Dezavantajları: Üretim maliyetleri kayışlara göre daha yüksektir. ontajlarının çok dikkatli yapılması gerekir. Çalışmaları için yağlama gereklidir. Çok yüksek hızlarda kutu içine alınmaları gerekebilir. Önlenmesi mümkün olmayan poligon etkisi çevre hızında dalgalanmalara neden olur. Dişli çarklara göre verimi biraz daha kötüdür. afsallardaki aşınma nedeni ile zincir hatvesi büyür ve zincirin çarktan atma tehlikesi ortaya çıkar. Sadece paralel miller arasında kullanılabilirler. Zincirler bir takım rijit elemanlardan oluşurlar. Bu elemanlar genelde perno veya pimlerin yardımı ile birbirine mafsallı bir şekilde bağlanır. Bu bağlantı zincire bir esneklik verir. Zincirin en önemli boyutu hatve t dir. Hatve iki perno ekseni arasındaki mesafedir. Zincir mekanizmalarının sınıflandırılması zincirlerin şekline göre yapılır. Buna göre; a) Pernolu zincirler b) Burçlu ( anşonlu) zincirler c) Zarflı zincirler d) akaralı (Rulolu) zincirler e) Dişli zincirler (Sessiz zincir) f) Özel zincirler gibi türleri vardır. Bunlardan güç ve hareket iletiminde en çok kullanılanlar, rulolu burçlu ve dişli zincirlerdir. Yük zincirleri Yük kaldırma amaçlı olarak genelde yuvarlak baklalı zincirler kullanılmaktadır. Normal ve ortadan takviyeli tipleri mevcuttur. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 15
Şekil 4.21. Yük zincirleri Ana boyutlar, d çapı, p hatvesi ve zincirin dıştan dışa genişliği b olup, bunlar standartlaştırılmıştır. Transport Zincirleri Şekil 4.22. Yük zincirinin boyutları Transport zincirleri taşıma ve iletim faaliyetlerinin mekanizasyonu için geliştirilmiştir. Konstrüktif yapıları tahrik zincirlerine benzer. Kullanım alanı bakımından zincirler arasında kesin bir ayrım yapmak zordur. Gal zincirleri: Pernolu zincirler (maks.,3 m/sn hız). Kullanım alanları: Kaldırma makinaları, baraj kapakları, ayar işlemleri vb. Bu zincirler zincir pernosuna dönme hareketi yapabilecek toleransla takılı bir iç ve dış bakladan oluşur. erno uçları bir ara pul konmadan dış bakla üzerine dövülerek kapatılır (perçin kafası gibi). Şekil 4.23. ernolu zincir elemanları Fleyer zincirleri: ernolu zincirler, tamamen aynı iç ve dış baklalar zincir pernosu üzerine döner geçme olarak takılması ile elde edilirler. (maks.,5 m/sn hız) Kullanım alanları: Kaldırma makinalarındaki yük zincirinde, haddehanelerdeki kızgın çelik bloklarda kullanılan bağlama zincirinde, eritme fırını kapaklarına karşı ağırlık asılmasında, transport işlerinde vb. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 16
Şekil 4.24. Fleyer zincirleri Şekil 4.25. Fleyer zincir boyutları Burçlu zincirler: Bu zincirlerde iç baklalar bir burç üzerine pres geçme takılır, perno ise burcun içerisine sürülür. Daha ziyade tahrik ve transport işlerinde kullanılır. 4 m/sn hıza kadar tahrik ve transport zinciri olarak kullanılır. 1-Perno 2-İç bakla 3-Dış bakla 4-Burç Şekil 4.26. Burçlu zincir ve boyutları Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 17
Makaralı zincirler: Burçlu zincirlerdeki burç üzerine koruyucu bir makara konması ile elde edilir. Çark dişlileri ile temasta kayma hareketi yerine yuvarlanma hareketi söz konusudur, sürtünme ve aşınma daha azdır. Kullanım alanları: Genel amaçlı tahrik ve yük zinciri olarak, motosikletlerde, takım tezgâhlarında dişli kutusu ile talaş mili arasında, tahrik makinalarında, kepçeli ekskavatörlerde yük ve tahrik zinciri olarak vb. Tahrik zinciri olarak kullanılan makaralı zincirler; tek, çift veya üç sıralı olarak kullanılabilirler. Şekil 4.27. Tek, çift ve üç sıralı makaralı zincir Rotary zincirlerde perno ve burç baklaların içine dönmeyecek şekilde takılmıştır. Rotary zincirler: Rotary zincirlerde baklalar makaralı zincirlerden farklıdır. erno ve burç baklaların içine dönmeyecek şekilde takılmıştır. Baklaların eğik şeklinden dolayı makaralı zincirlere göre daha elastiktir ve darbeli işletmelerde tercih edilirler. Kullanım alanları: Ağır mekanizmaların tahrikinde, kepçeli ekskavatörlerde, kazı makinalarında, petrol sondaj makinalarında vb. Şekil 4.28. Rotary zincir ve boyutları Sessiz zincirler: Bu zincirlerin temel konstrüksiyonu, diğer zincirlerden çok farklıdır. rofillerin dış kısmı düz olup, aralarında 6 o lik açı vardır. Sessiz zincirlerin makaralı zincirlere göre en önemli avantajı, bakla yüzeylerinin diş yüzeylerine kayma olmadan oturması ve ayrılması nedeni ile çok sessiz çalışmalarıdır. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 18
Şekil 4.29. Sessiz zincir ve boyutları Kullanım alanları: Takım tezgâhlarında, ziraat, kâğıt, tekstil ve gıda endüstrisinde, motorlarda kam milinin tahriki; redüktörlerde; transport tekniğinde vb. Sessiz zincirler çok iyi yağlandığı takdirde 2...3 m/sn çevre hızlarına kadar kullanılabilir ve %99,5 luk bir verimle çalışabilirler. Zincir Çarkları Şekil 4.30. Sessiz zincirlerin kullanım yerleri Zincirlerin yağlanması çevre hızına göre yapılır. Zincir çarklarında dişler zincirin çark üzerine bir zorlanma olmadan sarılmasına imkân verecek şekilde seçilir. Çalışma sonucu zincir boyundaki uzama için çarkta, kavrama bölgesinde yeterli yer bırakılmış olmalıdır. Bu yer, diş boşluğunu p hatvesinin, 2 si kadar geniş tutmakla sağlanır. Şekil 4.31. Farklı zincir çarkları Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 19
Bireysel Etkinlik Güç ve Hareket İletim Elemanları Yağlama Zincirlerin yağlanması çevre hızına göre yapılır. Zincir mekanizması ancak çok iyi bir yağlama ile maksimum çalışma kapasitesine ulaşabilir ve düzenli bir yağlama ile bu kapasiteyi uzun bir süre muhafaza eder. Yağlama, yağın bütün sürtünme yüzeylerine ulaşabileceği şekilde yapılmalıdır. Örneğin, rulolu burçlu zincirlerde perno ile burç, burç ile rulo ve rulo ile dişli çarkın dişleri arasına yağ girebilmektedir. Zincir mekanizmalarında elle, damlalıklı, banyolu ve basınçlı yağlama sistemleri mevcuttur. Banyolu ve basınçlı yağlamada, mekanizmanın kapalı bir sistem içinde çalışması gerekir. Banyolu yağlama sisteminde, zincirin kolu çok az girmek koşulu ile, dişli çarkların biri yağ banyosuna daldırılır. Bazı hâllerde zincir kollarının yağ banyosuna girmemesi için, küçük dişlinin mili üzerine dişliden daha büyük ve yağ banyosuna giren bir disk takılır. Burada yağlama sıçratma yolu ile yapılır. Basınçlı yağlamanın en iyi şekli püskürtmeli yağlamadır. Şekil 4.32. Yağlama mekanizmaları Hareket iletim elamanlarından olan dişlilerin üretim metodları nelerdir? Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 20
Tartışma Güç ve Hareket İletim Elemanları Bir konstrüksiyonda güç ve hareket iletim mekanizması seçimi yapılırken nelere dikkat edilmesi gerektiğini tartışınız. Düşüncelerinizi sistemde ilgili ünite başlığı altında yer alan tartışma forumu bölümünde paylaşabilirsiniz. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 21
Özet Güç ve Hareket İletim Elemanları Güç ve hareket iletim elemanları; makinanın motor ile iş makinası kısımları arasında mekanik enerjiyi ileten elemanlardır. Bu mekanizmalar motor ile iş makinası arasında motorun gücünü iletirken aynı zamanda dönme hızının değerini ve/veya yönünü değiştirmektedirler. Bu mekanizmalar şekle ve sürtünmeye bağlı olarak hareket iletirken biri döndüren diğeri döndürülen olmak üzere en az iki elemandan oluşmaktadır. Güç ve hareket iletim elemanları dönme hızını değiştirerek iletilecek momenti de değiştirmiş olurlar. Genelde dönme hareketini, dönme hareketine dönüştüren mekanizmalar bu gereksinimi yerine getirmek için kullanılırlar. Bu mekanizmalar; dişli çarklar, kayış-kasnak mekanizmaları, sürtünmeli çarklar ve zincirlerdir. Güç ve hareket iletim elemanlarının, Çevrim oranı, verim, güç ve moment kavramlarına bağlı olarak seçimi yapılır. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 22
Ödev Güç ve Hareket İletim Elemanları Makine konstrüksiyonlarında hangi tür güç ve hareket iletim elemanları kullanılacağına nasıl karar verilir? Örnekler vererek açıklayınız. Kayış kasnak mekanzimalarında hangi tür kuvvetler oluşur, kayış seçimi yaparken nelere dikkat edilmelidir? Belirtiniz. Ödevleri 600 kelimeyi aşmayacak şekilde hazırlayınız. Hazırladığınız ödevleri sistemde ilgili ünite başlığı altında yer alan ödev bölümüne yükleyebilirsiniz. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 23
DEĞERLENDİRME SORULARI Değerlendirme sorularını sistemde ilgili ünite başlığı altında yer alan bölüm sonu testi bölümünde etkileşimli olarak cevaplayabilirsiniz. 1. Aşağıdaki mekanizmalardan hangisi güç ve hareket iletiminde kullanılmaz? a) Dişli çarklar b) Zincirler c) Sıkı geçme d) Kayış kasnak e) Sürtünmeli çarklar 2. Hız düşürücü bir mekanizmanın çevrim oranı aşağıdakilerden hangisidir? a) i 12 1 b) i 12 1 c) i 12 =1 d) i 12 1 e) i 12 1 3. Aşağıdaki mekanizmaların hangisinde verim en düşüktür? a) Konik dişli çarklar b) Zincir mekanizması c) V kayış kasnak mekanizması d) Sürtünmeli çark mekanizması e) Düz kayış kasnak mekanizması 4. Yuvarlanma dairesi bir doğru olan dişlilere.. dişliler denir. Cümlede boş bırakılan yere aşağıdakilerden hangisi getirilmelidir? a) konik dişli b) kremayer c) iç dişli d) helisel dişli e) dış dişli 5. Bir dişin bölüm dairesi üzerinde kalan kısmına., denir. Cümlede boş bırakılan yere aşağıdakilerden hangisi getirilmelidir? a) Diş yüksekliği b) odül c) Diş başı yüksekliği d) Hatve e) Diş dibi yüksekliği Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 24
6. Çevrim oranı hesaplanırken aşağıdaki büyüklerden hangisi kullanılmaz? a) Giriş devri b) Çıkış devri c) Eksenler arası mesafe d) Döndüren elemanın çapı e) Döndürülen elemanın çapı 7. I.Elastik bir malzemeden yapıldığı için darbeleri sönümler. II.Yapıları basit olduğundan ucuzdurlar. III.Büyük eksen aralıklarında güç ve hareket iletebilirler. Kayış-kasnak mekanizmaları ile ilgili olarak aşağıdakilerden hangisi veya hangileri doğrudur? a) Yalnız I b) I v II c) II ve III d) I ve III e) I, II ve III 8. Zincir mekanizmaları ile ilgili olarak aşağıdakilerden hangisi yanlıştır? a) Hem uzun hem de kısa eksenler arası mesafe için uygun çözüm oluştururlar. b) Verimleri oldukça yüksektir. c) Bütün miller arasında kullanılabilirler. d) Aynı zincirle ikiden fazla çarkın, farklı dönme yönlerinde tahriki mümkündür. e) Tek kademede 8...1 gibi çevrim oranları mümkündür. 9. Konstrüksiyon olarak profillerinin dış kısmı düz olup, aralarında 6 o lik açı bulunan dişlilere sahip zincirlere.. denir. Cümlede boş bırakılan yere aşağıdakilerden hangisi getirilmelidir? a) Pernolu zincirler b) Sessiz zincirler c) akaralı zincirler d) Burçlu zincirler e) Zarflı zincirler Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 25
10. Sürtünmeli çarklarda dönme momentinin iletilmesi için aşağıdaki şartlardan hangisinin sağlanması gerekir? a) Normal kuvvet teğetsel kuvvetten büyük olmalıdır. b) Normal kuvvet sürtünme kuvvetinden küçük olmalıdır. c) Sürtünme kuvveti teğetsel kuvvetten küçük olmalıdır. d) Teğetsel kuvvetin, sürtünme kuvvetinden büyük veya eşit olması gerekir. e) Sürtünme kuvvetinin, teğetsel kuvvetten büyük veya eşit olması gerekir. Cevap Anahtarı 1.C, 2.A, 3.D, 4.B,5.C,6.C,7.E,8.C,9.B,10.E Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 26
YARARLANILAN VE BAŞVURULABİLECEK DİĞER KAYNAKLAR Babalık, C. B. (2 12). Yayınevi. Koç, E. (2 1 ). Şekercioğlu, T. (2 13). Kurbanoğlu, C. (2 13). Nobel yayınevi. akine Elemanları ve Konstrüksiyon Örnekleri: Dora akine Elemanları Cilt II: Nobel Yayınevi. akine Elemanları, Hesap Şekillendirme: Birsen yayınevi. akina Elemanları Teori, Konstrüksiyon ve roblemler: Akkurt,. (199 ). akine Elemanları Cilt II: Birsen yayınevi Akkurt M. (2011) Makine Bilgisi Belevi. akine Elemanları Ders Notları (DEÜ) Temiz V. Makine Elemanları Ders Notları (İTÜ) Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 27